發布日期：2022-07-15 點擊率：61
DSL市場上IPTV的成長
通過利用混合光纖/同軸線纜基礎設施和租用線,有線多業務運營商向客戶提供三重業務,包括視頻、基于線纜調制解調器的數據服務和語音服務,使其業務獲得巨大增長。面對這一情況,目前電信運營商正積極做出回應,他們通過加速DSL基礎設施建設并采用帶寬利用效率更高的視頻編碼解碼器,來為無處不在的寬帶網絡加入互聯網協議電視(IPTV)這個“殺手級應用”,以提供他們自己的三重業務。IPTV具有支持多條視頻通道的重優勢,尤其是當采用高級編解碼器時,從而使它對在美國占有很高比例的多電視家庭產生了很大的吸引力。
IPTV的成長預期在2010年會占據整個數字電視市場的1/3。電信運營商正在使用ADSL/ADSL2+或VDSL向其居民用戶傳輸IPTV三重內容。許多運營商和服務提供商宣布進行了小區ADSL視頻的市場試驗。幾份最新的分析報告顯示,盡管2004年DSL STB的全球發貨量僅超過130萬臺,但到2008年,市場需求將超過700萬臺,而且銷售收入高于7億美元。
當傳送MPEG-2格式的節目時,單通道的HDTV內容需要20Mbps的帶寬,SDTV內容需要4Mbps的帶寬。服務提供商似乎正在確定把兩通道的內容作為最低提供標準,因而對效率更高的編解碼器的需求是明顯的。兩個主要的競爭者是MPEG-4Part 10的格式與VC-1高級編解碼器,它們均提供比MPEG-2高2.5到3倍的帶寬效率提升。原本需要3.5到5Mbps帶寬的SDTV內容,在高級編解碼器上只用大約的帶寬進行傳送。高級編解碼器還以較高的成本效益,擴展了IPTV網絡的覆蓋范圍,從而能夠向更多的家庭提供業務。
圖1:AR7開發板集成有DSL和視頻處理芯片。(Online)
集成化DSL STB的挑戰
對于許多已宣布進行住宅ADSL視頻業務試驗的運營商和服務提供商來說,STB仍然是一個關鍵的挑戰。消費者期望視頻質量等同于現有電視服務的質量,這就需要用復雜的QoS機制,來防止例如一個大的文件下載干擾電視信號接收等問題。在線纜上出現的隨機突發噪聲也提出了另一個挑戰。諸如新的編解碼器和INP機制之類技術的迅速變化要求能為迅速實施新技術提供靈活性。
在運營商應對這些挑戰時,他們要求STB的OEM和ODM超越現有技術,電視機上不再需要擺兩個獨立的盒子:一個是DSL調制解調器,另一個是IP STB。采用兩個獨立的盒子意味著更高的價格、增加用戶使用的復雜度并額外增加一個故障點。電影節目的保護在一個統一的盒子內也更容易實現。運營商還想要一些附加功能,比如將無線局域網(WLAN)和個人錄像機(PVR)功能集成到STB之中。
大多數運營商更喜歡把注意力集中在其核心競爭力上,而把設備的設計及其相關的風險轉嫁到OEM和ODM提供商那里。然而,迄今為止,OEM和ODM尚未進入集成化DSL/IP STB市場,很可能是因為不愿意為一個剛剛浮現的市場來承受代價高昂的設計挑戰。其結果是,對于決定以集成方案領先進入該市場的運營商來說,被迫設計其自己的客戶端設備(CPE),并與合同制造商攜手制造。諸如意大利的FastWeb公司、法國的Free公司和英國Homechoice公司之類的運營商全都采取這個方法。
新一代開發板
目前,新一代開發板正在浮出水面,它們顯著地降低了與集成化DSL STB開發相關的成本和風險,并大大縮短了研發周期。其中一個例子就是一種整合了AR7 DSL和DM642視頻芯片的開發板卡,它已經用在現有的大部分集成化STB之中。DM642基于一個DSP內核并包含為加速視頻和成像應用的指令集擴展,從而提供了充分的軟件可編程能力。例如,這允許一個用戶發布一個MPEG 2產品并在稍后升級到視頻編解碼。在一個芯片上的AR7路由器內部的MIPS CPU負責管理DSL鏈接,完成IP路由和傳輸流的解多路復用,進而把初始壓縮的音頻/視頻數據送到該DSP之中(參見圖1)。
關鍵接口
新一代開發板縮短設計時間最重要的方式是管理該DSL和視頻芯片之間的集成。例如,外部存儲器接口(EMIF)通常用于把一個DSP連接到不同類型的存儲器芯片上,比如說SRAM、 Flash RAM和DDR-RAM等等。在AR7上,該接口用來傳輸從AR7到位于DM642上的一個HPI視頻接口的數據流,其中AR7作為主器件而DM642作為從器件。在引導階段,AR7首先進入工作狀態并首先啟動DM642。視頻數據隨后送到DM642的一個大隊列。AR7負責處理到該隊列中的流量控制,而DM642中的視頻驅動器把視頻移入該芯片的四個隊列中。DM642隨后對該視頻流進行解碼,并將圖像提供給屏幕進行顯示(參見圖2)。
目前正在開發的接口是為了簡化向STB添加額外功能方面的工作,這些功能包括加入無線LAN和VoIP等等。其中一個例子就是能與其它多種技術連通的VLYNQ技術。這個接口采用串行總線,可以用3管腳和5管腳來實現。在每個實現方案中,都有一個管腳作為指令線。在3管腳方案中,有一對收發線,而在5管腳方案中,則有兩對收發線。VLYNQ接口大大簡化了把其它芯片集成進來的工作,其做法是兩個器件通過互相映射對方存儲器的接口實現連接。這意味著在任一個芯片上運行的程序可以訪問另一個芯片上的存儲器,而且使用的是與訪問自身存儲器相同的調用指令。這大大減少了創建或修改可提供新功能的軟件所需的時間。具體來說,在這兩個芯片之間傳送數據包非常容易。FPGA供應商正在開始通過提供能更容易地整合不同部件間接口的擴展器,來支持這些技術。應該注意的是這類串行接口不是針對所需數據帶寬超過20Mbps的應用而設計的。
QoS和INP
考慮到需要辨別通過路由器的是視頻、數據還是語音包,并為之安排適當的優先級,服務質量對DSL STB來說是非常重要的。其目的是為了避免出現這樣一種情況:當某人通過計算機下載一個大文件時,電視圖像的質量立刻就變差了。一個典型的包加速器采用一個優先級排隊功能,在其它上行流量傳送之前把優先的TCP Ack包發出去,從而帶來吞吐量高達3倍的提高。視頻包通常用業務類型(TOS)標志位來標識,以便它們可被引向單獨一個隊列,該隊列可以在其它包之前發送,以免對電視廣播頻道帶來干擾。另一個功能是通過向一個IGMP包內的DSLAM發送一個連接請求,來接收一個供應多條廣播頻道的組播數據流。不管是STB還是后臺都必須理所當然地支持這個功能。
另一個復雜的問題是能夠實現唇動與聲音同步,即音頻解碼和匹配視頻的解碼同時完成,以便在說話者張嘴的同時其聲音也被播放出來。對于這兩個獨立數據流中的每一個,都在各個數據包上有一個時間標記,用來指示該數據包建立的時間。由于視頻數據包要花多得多的時間來解碼,因此需在DSP處理器上運行一個算法,以延遲相應的音頻數據包,其結果就是音頻數據包和相應的視頻數據包在同一個瞬間完成解碼。如果任何數據包丟失,該算法產生空數據包以填補相應的空間。正如你或許會想到的那樣,倒退和快進操作給這個算法帶來很大的壓力。
用于DSL傳輸的銅線很容易出現通常由電磁干擾引起的沖擊噪聲。該沖擊噪聲造成循環冗余檢查(CRC)錯誤,從而降低了數據速率,而且也許需要對DSL傳輸線重新訓練。正在提供IPTV業務或DSL的運營商,非常強調廣播電視業務要免受這類噪聲的干擾。INP錯誤修正策略包括把Reed-Solomon編碼同卷積交織相結合,其幀參數可以在相關標準確定的數值范圍內選擇。該交織把包拆散,并在相互不同的時刻把它們發出,目的是減小在某一時間區間上丟失信號的可能性。
幀參數的大小是冗余信息量的一個量度,冗余信息被發送用來幫助在數據包因噪聲而引起丟失的情況下重建數據包。幀參數為1可以防止250Μs級別的突發干擾,而幀參數為2可以防止500Μs級別的突發干擾等。當然,增加幀參數的數值也增加了對DSL處理器的存儲器需求。INP在ADSL2 中出現。更高的數值提供了更強的抗沖擊噪聲的能力,但它也把業務速率限制到更低級別。對ADSL2+標準的.5 Amendment 3版本支持大于2的幀參數。為了在DSL業務基礎上成功地提供IPTV,INP數值大于2的擴展幀參數是必需的條件。
就設計和制造一種領先的集成DSL調制解調器/ IPTV STB來說,集成開發板向OEM和ODM提供了一個相當完善的起步平臺。第三方的產品通過提供針對視頻的流媒體解決方案、成像和算法開發、系統集成以及操作系統支持,從而進一步縮短了從概念到市場再到盈利所需的時間。
DSL住宅網關參考設計已可從TI公司獲得,它加入了VoIP和無線家庭聯網功能。通過充分利用在寬帶實驗室中完成的廣泛的家庭測試結果,以及通過真實環境中的網絡部署而進行的現場實際驗證,制造商可以采用這些開發板迅速開發出完整的運營商級的、可以迅速部署的高質量系列產品。
作者:Neil Quarmby
高級專家
Michael VanBreda
項目經理
德州儀器公司
